(57)【要約】  【課題】  風洞装置の測定部に設置したままで、供試体から発生する空力音を測定することが可能な、エオルス音の発生を低減させた風洞装置用測定装置を提供する。  【解決手段】  本発明の実施の形態に係る風洞装置用測定装置１は、長辺部１０１と短辺部１０２を有するＬ字型形状ピトー管１００である。測定部８０の流れの主流に直交する方向に延伸する長辺部１０１には、エオルス音の発生を抑制するためのフェルト材１３０が貼り付けられている。【選択図】  図５
2005147910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風洞装置の測定部の流れの中に流速・温度等の各種測定を行うために配置される、棒形状部分を有する測定装置であって、
測定部での主流に直交する方向に伸びる棒状長辺部と、
前記棒状長辺部の表面の一部に貼り付けられた布状部材と、を備えたことを特徴とする風洞装置用測定装置。
【請求項２】
前記布状部材は、測定部の主流の方向に対して、90°の位置の表面上に貼り付けられていることを特徴とする請求項１記載の風洞装置用測定装置。
【請求項３】
前記布状部材は、測定部の主流に対して±90°の二箇所の表面上に貼り付けられていることを特徴とする請求項２記載の風洞装置用測定装置。
【請求項４】
前記布状部材は、前記棒状長辺部の延伸方向に直線状に貼り付けられていることを特徴とする請求項１乃至３何れか１項記載の風洞装置用測定装置。
【請求項５】
前記布状部材は、前記棒状長辺部の延伸方向に所定の長さ及び間隔で櫛歯状に貼り付けられていることを特徴とする請求項１乃至３何れか１項に記載の風洞装置用測定装置。
【請求項６】
前記布状部材は、その表面が毛羽立った材料であることを特徴とする請求項１乃至５何れか１項に記載の風洞装置用測定装置。
【請求項７】
前記布状部材は、フェルト材であることを特徴とする請求項１乃至６何れか１項に記載の風洞装置用測定装置。
【請求項８】
前記布状部材は、テーピング材であることを特徴とする請求項１乃至５何れか１項に記載の風洞装置用測定装置。
【請求項９】
風洞装置の測定部の流れの中に流速・温度等の各種測定を行うために配置される、棒形状部分を有する測定装置であって、
測定部での主流に直交する方向に伸びる棒状長辺部と、
前記棒状長辺部に所定のピッチで巻き付けられたロープと、を備えることを特徴とする風洞装置用測定装置。
【請求項１０】
上記所定のピッチは、20乃至40mmであることを特徴とする請求項９記載の風洞装置用測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種試験を行うために人工的に風を起こすための風洞装置に用いられる測定装置に関し、特に、風洞装置内の測定部に設置され、流れの圧力や流速を測定する風洞装置用測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両等の空気抵抗や車体表面の圧力分布などの空力特性の測定を行うための各種風洞装置が提供されている。このような風洞装置において、車両から発生する空力騒音の特性を把握する上で空力音を高精度に測定するためには、風洞装置の暗騒音レベルを大きく低減する必要があるため、種々の低騒音化のための技術が開示されている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、広い周波数帯域に渡って、風洞装置内各所の空力発生音を大幅に低減させるための風洞装置が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−７２４１４号公報
【０００４】
上記風洞装置においては、測定部の吹出し口先端に、片開き角７°以下のテーパ管を設置し、その上流側に形成された縮流胴の少なくとも変曲点より上流側から先端の上記テーパ管に至る管内全表面に、粗い繊維を多数植設した毛皮状部材を粘着した構成が開示されている。
【０００５】
このような構成を有する風洞装置によれば、テーパ管により、吹出し口からの流れが剥離せずに広がることで、境界層の厚みが増し、速度勾配が緩やかになるため、吹出し口下流にできる放出渦を弱くし、且つその高周波成分を低減させることができる。そして、その結果、吹出し口での発生音を大幅に低減させることができる。また、吹出し口上流側からの乱流も上記毛皮状部材の粗い繊維によるクッション作用により柔軟に受け止められ、圧力変動の発生が抑制される。また、この繊維の個々は細く柔軟性に富んだものであるため、流れに逆らわず、繊維自体による圧力変動は発生しない、といった作用効果を奏する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、風洞装置内の空力音の発生を低減させるための技術が提案されているが、例えば、測定部での流速を測定するためのピトー管から発生するエオルス音に対する対策技術は、未だ公表されていない。なお、エオルス音とは、流れの中に置かれた物体から発生する、いわゆる空力音のうち、二次元柱状物体から発生する狭帯域の音のことである。
【０００７】
このピトー管から発生するエオルス音と、本来測定すべき供試体から発生する空力音との分離が困難な場合には、測定の度に、ピトー管の設置及び撤去作業が必要となる。しかし、ピトー管の設置及び撤去のためには、その都度風洞装置を停止・作動する必要があり、各々４〜５分の時間が必要となってしまう。よって、測定の度にピトー管を設置・撤去作業を行っていると、作業効率が極端に低下してしまう。
【０００８】
このようなエオルス音発生の問題は、ピトー管に限らず、流速や圧力を測定するために、測定部に設置される測定装置であって、主流に垂直な方向に二次元柱状構造をもつ測定装置であれば、同様の問題が発生し得る。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、風洞装置の測定部に設置したままで、供試体から発生する空力音を測定することが可能な、エオルス音の発生を低減させた風洞装置用測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係る風洞装置用測定装置は、風洞装置の測定部の流れの中に流速・温度等の各種測定を行うために配置される、棒形状部分を有する測定装置であって、測定部での主流に直交する方向に伸びる棒状長辺部と、前記棒状長辺部の表面の一部に貼り付けられた布状部材と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る風洞装置用測定装置は、風洞装置の測定部の流れの中に流速・温度等の各種測定を行うために配置される、棒形状部分を有する測定装置であって、測定部での主流に直交する方向に伸びる棒状長辺部と、前記棒状長辺部に所定のピッチで巻き付けられたロープと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、風洞装置の測定部に設置したままで、供試体から発生する空力音を測定することが可能な、エオルス音の発生を低減させた風洞装置用測定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。まず、図１を参照して、本発明の実施の形態に係る風洞装置の全体構成を概略的に説明する。同図に示すように、本実施の形態に係る風洞装置１は、回流型風洞装置であり、胴体５により、流路のほぼ全体を覆われている。そして、送風機１０から順に流路に沿って下流方向に向かって、第１拡散胴２０、空気冷却装置３０、第１消音器４０、第１変流翼５０、整流金網６１，６３，６４及び整流格子６２からなる整流胴６０、縮流胴７０、この縮流胴７０の周囲に設けられた第３消音器４２、測定部８０、第２拡散胴２１、第２変流翼５１、煙試験用排気口９０、シャッタ９５、第２消音器４１、煙試験用吸気口９１、第３変流翼５２が設けられている。
【００１４】
このような風洞装置において、送風機１０により発生される風の流れは、第１拡散胴２０を通過することで、流路断面が緩やかに拡大される。続いて、空気冷却装置３０により、気流が冷却されると共に、流路の向きが９０°曲げられる。そして、送風機１０から発生する音が測定部に伝わるのを防止するための第１消音器４０を通過し、続いて、第１変流翼５０により再び流路の向きが９０°曲げられる。この第１変流翼５０は、気流の乱れや損失を生じさせないためのガイド部材である。整流胴６０においては、流れの圧力の均一化が図られ、第３消音器４２及び縮流胴７０を通過して、気流が測定部８０へ到達する。第３消音器４２は、測定部８０へ騒音が伝わるのを防止するためのものであり、縮流胴７０は、風の流れを集約させる働きをする。
【００１５】
測定部８０からの気流は、第２拡散胴２１、第２変流翼５１、煙試験用排気口９０、シャッタ９５を通過する。第２拡散胴２１、第２変流翼５１の働きは、上述した第１拡散胴、第１変流翼と同様である。続いて、第２消音器４１、煙試験用吸気口９１、第３変流翼５２を通過し、送風機１０に到達すると、流れの回流が完了する。また、シャッタ９５を閉じて、煙試験用排気口９０及び煙試験用吸気口９１を作動させることで、流れを可視化する煙試験を行うことができる。
【００１６】
次に、測定装置としての通常のピトー管について説明する。図２は、本実施の形態に係るＬ字型のピトー管の側面図である。同図に示すように、ピトー管１００は、Ｌ字型形状の細管であり、Ｌ字型の長辺部１０１が流れの主流に直交するように配置される。よって、ピトー管１００の短辺部１０２は流れの主流に並行に位置することになる。また、主流に正対する短辺部１０２の先端には、全圧測定孔１０３が設けられ、短辺部１０２の側面には静圧測定孔１０４が設けられている。また、ピトー管１００内には、全圧測定孔１０３から圧力を外部に取り出すための細管１１０、及び静圧測定孔１０４から圧力を外部に取り出すための細管１１１が内蔵されている。ピトー管１００の長辺部１０１の根元部分には、流速測定の際に、ピトー管１００を所定の位置に固定するための取付把持具１１５が設けられている。
【００１７】
このピトー管１００は、風洞装置１の測定部８０での風速を測定するためのものである。よって、ピトー管１００は、縮流胴７０の吹出し口の側方端部や、供試体を載置するために測定部８０に設置される台車（不図示）上に取付把持具１１５を介して設置される。また、供試体上に直接取付把持具１１５を介して設置しても良い。縮流胴７０の吹出し口部分に設置される場合には、Ｌ字型の細管部分のみが主流に突き出るように、縮流胴７０の胴体の外側表面に取付把持具１１５を固定するようにすれば良い。もちろん、ピトー管１００の設置位置は、これらに限定されるものではなく、測定部８０の風速を設置できる位置であれば、適宜変更可能である。
【００１８】
次に、本実施の形態に係るエオルス音の発生対策を施したピトー管の構成について説明する。ピトー管１００は、流速を測定するために、測定部８０の主流に直交する方向に、その長辺部１０１が位置し、主流に平行な方向にその短辺部１０２が位置するように配置される。また、エオルス音は、主流に垂直な方向の細管から発生する成分が大部分を占める。よって、本実施の形態では、ピトー管１００の長辺部１０１であって、主流にさらされている部分に、エオルス音発生対策を施した。ピトー管１００は、直径6mm、長辺部の長さ350mm、短辺部の長さ80mmのものを用いた。また、ピトー管１００は、取付把持具１１５を介して、長辺部１０１のうち先端から300mmが主流に突き出るように、縮流胴７０の側壁に固定設置した。
【００１９】
なお、エオルス音発生対策としては、種々の方法を見出したため、それぞれの構成（１）〜（８）について、図面を参照しながら順に説明する。また、エオルス音発生対策の効果を確認するため、構成毎に、対策を施したピトー管を配置した時の測定部での空力音を測定し、対策無しのピトー管との比較を行った。なお、この空力音の測定は、風速300km/hの下で行った結果を示している。また、測定に用いたマイクロホンは、ピトー管の短辺部から、主流と離れる向きに3300mm離した側方に設置した。
【００２０】
（１）ロープを螺旋状に巻く方法
図３は、エオルス音発生対策として、長辺部１０１にロープ１２０を螺旋状に巻き付けたピトー管を示している。ロープ１２０は、直径3mmと1.3mmのものを用いた。巻き付けるピッチは、直径3mmのロープの場合には、20mm、30mm、40mmとし、直径1.3mmのロープの場合には、5mmとした。
【００２１】
図４は、図３に示す構成のピトー管を配置した際の測定部での空力音測定結果を示す図である。図中、対策（１−ａ）は、直径3mm、ピッチ20mm、対策（１−ｂ）は、直径3mm、ピッチ30mm、対策（１−ｃ）は、直径3mm、ピッチ40mm、対策（１−ｄ）は、直径1.3mm、ピッチ5mm、（０）は、対策無し、の場合の測定結果を示している。同図に示すように、対策無しの場合には、2500Hzあたりに、ピトー管によるエオルス音の発生が認められるが、対策（１−ａ）、（１−ｂ）、（１−ｃ）を施したピトー管によれば、このエオルス音の発生が十分に抑制できていることが分かる。なお、対策（１−ｄ）では、抑制効果が十分ではないが、これは、ロープ径が細く、ロープを巻くピッチが小さいためと考えられる。よって、ロープ径及びロープを巻き付けるピッチは、上記試験で良好な結果が得られた範囲である、直径3.0mm及びピッチ20〜40mmとすることが望ましい。
【００２２】
（２）フェルト材を直線状に貼る方法
図５は、エオルス音発生対策として、幅5mmのフェルト材１３０を長辺部１０１に直線状に貼り付けたピトー管を示している。図５（ａ）は、ピトー管の側方から見た構成を示す図であり、図５（ｂ）〜（ｄ）は、ピトー管の断面図を示している。図５（ｂ）〜（ｄ）では、図中上方から下に向かって流れが形成されており、図５（ｂ）は、主流に対して９０°の位置にフェルト材１３０を貼り付けた構成、図５（ｃ）は、主流に対して４５°の位置にフェルト材１３０を貼り付けた構成、図５（ｄ）は、主流に対して０°の位置にフェルト材１３０を貼り付けた構成を示している。
【００２３】
図６は、図５に示す構成のピトー管を配置した際の測定部での空力音測定結果を示す図である。図中、対策（２−ａ）は、主流に対して０°の位置、対策（２−ｂ）は、主流に対して９０°の位置、対策（２−ｃ）は、主流に対して４５°の位置にフェルト材を貼り付けた場合の測定結果を示している。同図に示すように、対策（２−ａ）、（２−ｂ）、（２−ｃ）の何れの場合も、エオルス音の発生が十分に抑制されていることが分かる。また、主流に対して９０°の位置にフェルト材を貼り付けた対策（２−ｂ）の場合が、最も抑制効果が大きい。
【００２４】
（３）テーピング材を直線状に貼る方法
図７は、エオルス音発生対策として、幅5mmのテーピング材（株式会社ニチバン製、「テーピングテープ」））１４０を長辺部１０１に直線状に貼り付けたピトー管を示している。貼り付ける位置は、図５（ｂ）と同様に、主流に対して９０°の位置にテーピング材１４０を貼り付けている。また、テーピング材１４０の厚みを変えて測定を行った。
【００２５】
図８は、図７に示す構成のピトー管を配置した際の測定部での空力音測定結果を示す図である。図中、対策（３−ａ）は、テーピング材の厚みが0.4mm、対策（３−ｂ）は、テーピング材の厚みが0.6mm、対策（３−ｃ）は、テーピング材の厚みが1.0mm、対策（３−ｄ）は、テーピング材の厚みが1.6mmの場合の測定結果を示している。同図に示すように、厚みにより多少の差があるが、いずれの対策によってもエオルス音の抑制効果が得られた。
【００２６】
（４）テーピング材を櫛歯状に貼る方法
図９は、エオルス音発生対策として、幅5mm、厚み1.6mmのテーピング材１４０を所定の間隔で櫛歯状に長辺部１０１に貼り付けたピトー管を示している。貼り付ける位置は、図５（ｂ）と同様に、主流に対して９０°の位置に貼り付けている。また、テーピング材１４０の長さと、貼り付ける間隔を変えて測定を行った。
【００２７】
図１０は、図９に示す構成のピトー管を配置した際の測定部での空力音測定結果を示す図である。図中、対策（４−ａ）は、テーピング材の長さ30mm、貼り付ける間隔30mm、対策（４−ｂ）は、テーピング材の長さ20mm、貼り付ける間隔40mmの場合の測定結果を示している。同図に示すように、対策（４−ａ）及び（４−ｂ）によれば、対策無し（０）と比較して、大きくエオルス音の発生を抑制できていることが分かる（エオルス音のピークが完全に消滅している）。また、同じくテーピング材を用いて、直線状に配置した上記（３）の対策と比較しても、櫛歯状にテーピング状を貼り付けた本対策では、格段に優れた抑制効果を得られていることが分かる。
（５）フェルト材を上下に直線状に貼る方法
【００２８】
図１１は、エオルス音発生対策として、幅5mm、厚み2.3mmのフェルト材１３０を、長辺部１０１の主流に対して±90°の二箇所に直線状に貼り付けたピトー管を示している。なお、厚み2.3mmのフェルト材１３０としては、厚み1.2mmのフェルト材を二段に重ねたものを用いた。
【００２９】
図１２は、図１１に示す構成のピトー管を配置した際の測定部での空力音測定結果を示す図である。同図に示すように、対策（５）によれば、対策無し（０）の場合と比較して、エオルス音の発生を大きく抑制することができている。但し、フェルト材の厚みが2.3mmと厚く、試料も含めたピトー管の投影断面積が大きいため、フェルト材自身が風圧により受ける抵抗が大きく、また、ピトー管の測定孔にも影響を及ぼす可能性があるので、留意する必要がある。
【００３０】
（６）テーピング材を上下に櫛歯状に貼る方法
図１３は、エオルス音発生対策として、テーピング材１４０を、長辺部１０１の主流に対して±90°となる二箇所に、10mmの間隔で貼り付けたピトー管を示している。テーピング材１４０は、幅5mm、長さ20mmのものを用いた。なお、厚みを変えて測定を行った。
【００３１】
図１４は、図１３に示す構成のピトー管を配置した際の測定部での空力音測定結果を示す図である。図中、対策（６−ａ）は、厚み1.6mmのテーピング材、対策（６−ｂ）は、厚み0.8mmのテーピング材を用いた場合の測定結果を示している。同図に示すように、対策（６−ａ）及び（６−ｂ）によれば、対策無し（０）の場合と比較して、格段にエオルス音の発生を抑制できていることが分かる。また、厚み1.6mmの対策（６−ａ）によれば、エオルス音のピークが完全に消滅していることが分かる。
【００３２】
（７）フェルト材を上下に櫛歯状に貼る方法
図１５は、図１３と同様に、フェルト材を長辺部の上下に櫛歯状に貼り付けたピトー管を配置した際の測定部での空力音測定結果を示す図である。フェルト材は長さ20mm、幅5mmのものを用い、厚さを変えて測定した。また、貼り付ける間隔は10mmとした。
【００３３】
図中、対策（７−ａ）は、厚さ1.2mmのフェルト材、対策（７−ｂ）は、厚さ1.2mmのフェルト材を二枚重ねて厚さ2.3mmとしたもの、を用いた場合の測定結果を示している。同図に示すように、対策（７−ａ）、（７−ｂ）の場合には、対策無し（０）の場合と比較して、エオルス音を十分に抑制できていることが分かる。
【００３４】
（８）櫛歯状に貼ったフェルト部材の一部をはがした場合の影響
図１６は、上記対策（７−ｂ）の構成から、フェルト部材の一部をはがしたピトー管を配置した際の測定部での空力音測定結果を示す図である。図中、対策（８−ａ）は、フェルト材を一枚はがした時、対策（８−ｂ）は、フェルト材を二枚はがした時の測定結果を示している。同図に示すように、フェルト材を一、二枚はがした程度では、エオルス音抑制効果にほとんど影響を与えないことが分かる。
【００３５】
以上、詳細に説明したように、本実施の形態に係るエオルス音抑制対策を施したピトー管によれば、主流に垂直な方向の長辺部の影響で発生するエオルス音を効果的に抑制することができる。これにより、風洞装置を用いて供試体から発生する空力音の測定を行うに際して、ピトー管を設置したまま測定を行うことができ、ピトー管の設置・撤去、風洞装置の作動・停止等の手間を省き、作業効率を大きく向上させることができる。
【００３６】
なお、上記実施の形態では、エオルス音低減対策を施したＬ字型ピトー管について詳細に説明したが、本発明の実施の形態は、上記構成に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々の変形が可能である。すなわち、本発明は、測定部での主流に直交する方向に伸びる管状部材から発生するエオルス音を抑制することを主な目的とするので、ピトー管は上記サイズのＬ字型に限定されるものでなく、主流に直交する方向の管状部材を有するピトー管であれば、この直交管状部分にエオルス音対策を施すことで、様々なサイズや形状のピトー管に対して適用可能である。
【００３７】
また、ピトー管の長辺部に貼り付ける部材として、上記実施の形態では、フェルト材及びテーピング材を用いているが、もちろんこれに限られるものではなく、合成繊維を含む繊維製品や、不織布等、広義の布状部材を適宜用いることができる。但し、フェルト材のように、表面が毛羽立った布状部材のほうが、エオルス音低減に対する効果が大きい傾向が見られた。
【００３８】
また、ピトー管の長辺部に巻き付けるロープとして、木綿のロープを用いたが、化学繊維を含む繊維製品で作られたロープであれば、適宜用いることができる。
また、ピトー管に限らず、風洞装置の測定部に設置される各種測定装置であって、主流に直交する方向の管状部材を備えた測定装置であれば、本発明を適用することができるのは言うまでもない。例えば、風速を測定する装置である熱線風速計や、湿度・温度を検出するための相対湿度・温度検出器（熱電対）等であっても、上記管状部材を備えたものであれば、本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態に係る風洞装置の全体的な構成を概略的に示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るピトー管の側面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る対策（１）を施したピトー管の構成の一部を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る対策（１）を施したピトー管の場合の空力音測定結果を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る対策（２）を施したピトー管の構成の一部を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る対策（２）を施したピトー管の場合の空力音測定結果を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る対策（３）を施したピトー管の構成の一部を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る対策（３）を施したピトー管の場合の空力音測定結果を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る対策（４）を施したピトー管の構成の一部を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る対策（４）を施したピトー管の場合の空力音測定結果を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る対策（５）を施したピトー管の構成の一部を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る対策（５）を施したピトー管の場合の空力音測定結果を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る対策（６）を施したピトー管の構成の一部を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態に係る対策（６）を施したピトー管の場合の空力音測定結果を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態に係る対策（７）を施したピトー管の場合の空力音測定結果を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態に係る対策（８）を施したピトー管の場合の空力音測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１      風洞装置
５      胴体
１０    送風機
２０，２１  拡散胴
３０    空気冷却装置
４０，４１，４２  消音器
５０，５１，５２  変流翼
６０    整流胴
７０    縮流胴
８０    測定部
９５    シャッタ
１００  ピトー管
１０１  長辺部
１０２  短辺部
１０３  全圧測定孔
１０４  静圧測定孔
１１０，１１１  細管
１１５  取付把持具
【図１】
2005147910.tif 000003
【図２】
2005147910.tif 000004
【図３】
2005147910.tif 000005
【図４】
2005147910.tif 000006
【図５】
2005147910.tif 000007
【図６】
2005147910.tif 000008
【図７】
2005147910.tif 000009
【図８】
2005147910.tif 000010
【図９】
2005147910.tif 000011
【図１０】
2005147910.tif 000012
【図１１】
2005147910.tif 000013
【図１２】
2005147910.tif 000014
【図１３】
2005147910.tif 000015
【図１４】
2005147910.tif 000016
【図１５】
2005147910.tif 000017
【図１６】
2005147910.tif 000018